本文關(guān)鍵詞：基于可鉆性在線辨識的月面鉆取采樣鉆進(jìn)規(guī)程研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：目前，我國探月工程（三期）月面鉆取采樣任務(wù)將采用無人鉆取采樣裝置獲取月表深度約兩米的月壤樣品，并保持樣品層理信息。鑒于著陸區(qū)月壤物理力學(xué)特性（粒徑極配、顆粒硬度、相對密實度等）具有隨機(jī)性和不可預(yù)見性的特點，鉆取采樣器對鉆進(jìn)取芯過程的力載適應(yīng)性以及樣品層理信息保持性都提出了嚴(yán)格要求。除優(yōu)化采樣器機(jī)械本體外，具有一定辨識能力并能自動調(diào)節(jié)鉆進(jìn)參數(shù)的控制策略是提高其對不確定月壤對象適應(yīng)能力的有效途徑。 不同于地面鉆探，月面鉆取采樣可利用的在軌監(jiān)測資源極為有限，且鉆進(jìn)對象的物理力學(xué)參數(shù)繁多，基于現(xiàn)有條件難以準(zhǔn)確辨識月壤的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行在軌控制。因此本文引入地質(zhì)勘探領(lǐng)域巖石可鉆性概念，用可鉆性等級指標(biāo)描述月壤的鉆進(jìn)難易程度。通過建立取芯鉆具與月壤相互作用力學(xué)模型，獲取月壤的合理鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)。利用模式識別方法開展月壤可鉆性等級的辨識研究，實現(xiàn)合理鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)與可鉆性等級的實時匹配與控制。 分別以空心鉆桿和取芯鉆頭為研究對象，基于土力學(xué)相關(guān)理論，在充分考慮鉆具作用下月壤的失效形式以及運移機(jī)理基礎(chǔ)上，提出了螺旋槽填充率概念。將鉆進(jìn)工況分成阻塞和非阻塞兩類，建立了以鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)、鉆具構(gòu)型參數(shù)以及月壤物理力學(xué)參數(shù)為變量，，不同工況下鉆具與月壤相互作用力學(xué)模型。 制備特定模擬月壤樣本并測定其力學(xué)參數(shù)，在研制完成的鉆取采樣綜合性能測試平臺上開展多維鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)下的鉆進(jìn)取芯試驗，驗證了螺旋槽填充率假設(shè)及鉆具-月壤力學(xué)模型的的正確性。引入月面鉆取采樣鉆進(jìn)規(guī)程優(yōu)化指標(biāo)，并以此為約束條件，利用最小能耗原理獲得月壤的合理鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)。 基于機(jī)械鉆速法開展模擬月壤的可鉆性等級劃分，提取對可鉆性等級辨識具有顯著意義的鉆進(jìn)特征時域和頻域參量，借助支持向量機(jī)的模式識別方法，設(shè)計可鉆性等級辨識算法，通過網(wǎng)格搜索法優(yōu)化支持向量機(jī)參數(shù)獲得較高準(zhǔn)確率的辨識模型。規(guī)劃多層隨機(jī)分布鉆進(jìn)樣本進(jìn)行可鉆性等級實時辨識及閉環(huán)控制試驗，驗證了該控制策略的可行性。
[Abstract]:At present, China's lunar exploration project (phase three) sampling mission will use unmanned lunar drilling sampling device for obtaining depth of about two meters of lunar regolith sample drilling, and keep the sample bedding information. In view of the landing area of lunar soil physical and mechanical properties (particle size distribution, particle pole hardness, relative density etc.) with random and unpredictable characteristics of drilling sampler in drilling coring process load adaptability and bedding information retention samples are put forward strict requirements. In addition to optimizing the extracorporeal mechanical in vitro, the control strategy with certain identification ability and automatically adjusting drilling parameters is an effective way to improve its adaptability to uncertain lunar soil objects.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P184.58

【參考文獻(xiàn)】

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